1.2.3. Энергетика ядерных превращений

При радиоактивном распаде любого типа вновь образовавшееся ядро может оказаться либо в основном состоянии, либо на одном из своих возбужденных уровней. При α-распаде, как правило, распады на возбужденные уровни имеют меньшую вероятность, чем при β-распаде и K-захвате. Распады на возбужденные уровни обусловливают тонкую структуру энергетических спектров. Например, спектр ²³⁸U состоит из двух линий - 4,132 Мэв (~ 22%) и 4,180 МэВ (~ 78%); спектр ²²⁶Ra - из линий 4,589 МэВ (~ 5,7%) и 4,777 МэВ (~ 94,3%) (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Энергетические α- и γ-спектры природных радионуклидов

Переход ядра из возбужденного состояния в основное сопровождается испусканием фотонов коротковолнового электромагнитного излучения, которое называется гамма-излучением. Сумма энергий γ-квантов и соответствующих им заряженных частиц равна энергии

17

перехода. При этом часто наблюдается постепенный переход ядра с одного энергетического уровня на другой (каскадные переходы), где E

γ

п

= Е

γ

1

+ Е

γ

2

+ Е

γ

3

+...+ Е

γ

i

.

Энергия γ-квантов варьирует для различных ядер от нескольких килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт, что соответствует длинам волн от 2 · 10^-8 до 5 · 10^-12 см.

Время жизни гамма-активных (возбужденных) ядер чрезвычайно мало и имеет порядок 10^-7 - 10^-11 с. В редких случаях встречаются сравнительно долгоживущие возбужденные ядра, которые называются изомерами. Примером может служить ядро

234

91

Pa, время полураспада изомера которого

234m

91

Ра равно 1,175 мин, а количество составляет всего 0,15% от общей суммы ядер радионуклида, распадающихся с полупериодом 6,7 ч (

234

91

Ра).

18